Hochpräzise Bohrungen von 650 m Länge auf dem Bergwerk Artemyevsky.

Im Juni 2020 erhielt die ТОО SCHACHTBAU Kasachstan von der TOO DIM Stroy den Auftrag für die Erstellung zweier 650 m hochpräziser Bohrungen am Bergwerk Artemyevsky in der Republik Kasachstan für den Auftraggeber Kazminerals. Das Projekt wurde in einer Kooperation von ТОО SCHACHTBAU Kasachstan und der russischen Tochter von THYSSEN SCHACHTBAU GMBH - OOO Thyssen Mining Construction East, Moskau realisiert.

Planung

Durch die geologische Situation vor Ort war es notwendig, ein 630 m Standrohr zur Absicherung der oberen Lockergesteinsschichten einzubauen. Nach dem Aufbau der Bohranlage mit Spülungsreinigungskette war zunächst das Bohren mit 490 mm Durchmesser und einer Teufe von 50 m auf beiden Bohrungen geplant. Diese sollte mit einer Ankerrohrtour Außendurchmesser von 426 mm verrohrt werden. Anschließend sollte mit einem Bohrmeißel Kaliber 311 mm bis auf die Endteufe von 650 m gebohrt werden.

Eingesetzte Geräte

Zur Ausführung der Arbeiten kam ein sehr wendiges Universalbohrgerät vom Typ RB 50 auf einem LKW-Fahrgestell mit Mastverlängerung zum Einsatz. Die Vorteile dieser Bohranlage liegen in der sehr kompakten Bauweise bei gleichzeitig großer Hakenlast von 500 kN und einem Drehmoment vom Kraftdrehkopf von 31.580 Nm. Die aufgesetzte Mastverlängerung erlaubt den Einbau von Verrohrungen bis zu einer Rohrlänge von 12 m. Als Arbeits- und Gestängeplattform wurde eine in Gerüstbauweise montierbare, 12 m lange Bühne mit integriertem Gestängelaufwagen verwendet. Durch das Baukastenprinzip der Arbeitsbühne stand für jeden Arbeitsschritt für das Bohrpersonal ein sicherer und effektiver Arbeitsbereich zur Verfügung. Zur Realisierung des benötigten Bohrspülungsvolumens und Bohrspülungsdrucks, der beim Bohren mit einem Bohrlochsohlenmotor benötigt wird, wurde eine HPS Hockdruckpumpe eingesetzt. Diese ist zusammen mit dem hydromechanischen Antrieb und allen zum Betrieb notwendigen Komponenten in einen 20-Fuß-Überseecontainer fest eingebaut. Mittels einer kabelgebundenen Fernbedienung war es möglich, die Pumpe vom Steuerstand der Bohranlagen zu bedienen. Zum störungsfreien effektiven Betrieb der Quintuplexpumpe wurden Mission-Kreiselpumpen als Ladepumpen vorgeschaltet. Die Reinigung und Aufbewahrung der erforderlichen Bohrspülung wurde durch Derrick Schüttelsiebe, Desander und drei Rührwerksbehälter mit je 26 m³ Fassungsvermögen realisiert. Die ständige Überwachung und Konditionierung der Bohrspülung wurden durch dafür ausgebildetes Personal vorgenommen.

Transport

Die komplette Baustelleneinrichtung wurde in Russland zusammengestellt. Trotz aller logistischen Probleme, vor allem durch die einsetzenden Beschränkungen aufgrund der weltweiten Pandemie, wurde sie durch die Abteilung Versand und Logistik der THYSSEN SCHACHTBAU GMBH in Zusammenarbeit mit mehreren internationalen Speditionen zur Baustelle in die Region Ost-Kasachstan gebracht.

Bohrtechnik

Aufgrund der sehr hohen Anforderungen an den Verlauf der Bohrungen wurden diese unter Einsatz eines Bohrlochsohlenmotors sowie einem externen, autark arbeitenden Devitools (Elektronic Single Shot) abgeteuft. Durch den Einsatz dieser Technologien war es möglich, den Bohrlochverlauf anhand der übermittelten Daten über Richtung und Neigung der Bohrung in jede beliebige Richtung zu steuern und so den Zielhorizont genau zu treffen. Die Ausführung der Bohrungen musste in einem sehr schmalen Zeitfenster realisiert werden.

Bohrarbeiten

Es standen während der gesamten Bohrphase mehrere Bohrlochsohlenmotoren mit einem Außendurchmesser von 240 mm zur Verfügung. Durch den Einsatz von erfahrenem und geschultem Personal konnte durch die richtige Anwendung ein störungsfreier Betrieb sichergestellt werden. Die Erfahrung des Bohrpersonals in Zusammenarbeiten mit den Bohringenieuren hatte in vielen Situationen zu schnellen und richtigen Entscheidungsfindungen geführt.

Kurz vor dem Erreichen der Zielteufe wurde das Team ein weiteres Mal auf die Probe gestellt. In einem der zahlreichen Sicherheitstreffen zwischen den verschiedenen Auftragnehmern und dem Auftraggeber ist uns relativ schnell klar geworden, dass wir nicht wie geplant die Arbeiten nach dem Erreichen des Zielhorizonts auf 650 m TVD und dem einbringen der Rohrtouren 245 mm im Bergmassiv ohne einen Streckendurchbruch beenden werden. Aufgrund von verschiedenen Ereignissen hat sich herausgestellt, dass sich bei einer Teufe von -630 m bereits eine horizontale Strecke befand. Demensprechend musste kurzfristig ein neues Konzept für den nun notwendigen Durchschlag durch die Streckenfirste erarbeitet werden. Durch kurze Entscheidungswege konnte diese Situation mit der nötigen Ruhe und Konzentration gemeistert werden. Bei beiden Bohrungen ist der Durchbruch in der Firste der Strecke bei einer Teufe von 627 m TVD vermeldet worden. Nach erfolgreichem Durchbohren der Firste wurden an beiden Bohrungen endgültige Messungen durchgeführt. Diese Messungen haben eine Genauigkeit der Bohrlöcher von der vertikalen Achse von 21 cm bei der TDS-2 und eine Genauigkeit von 18 cm bei der TDS-1 Bohrung feststellen können. So wurde die Vorgabe von einer maximalen Abweichung von 1 m von der vertikalen Achse auf die Zielteufe bei weitem übertroffen. Während der Bohrarbeiten wurde die SCHACHTBAU Kasachstan zusätzlich mit dem Einbringen der technischen Rohrtour mit einem Außendurchmesser von 178 mm beauftragt. Dieser Nachtrag wurde ebenfalls erfolgreich realisiert.

Resümee

Trotz widriger klimatischer Bedingungen – an manchen Tagen sank das Thermometer bis auf -43° C – konnten beide Bohrungen in einer Bauzeit von nur sechs Monaten abgeteuft, verrohrt und zementiert werden. Die Arbeiten wurden im März 2021 mit einer Genauigkeit von 21 cm bei der TDS-2 und einer Genauigkeit von 18 cm bei der TDS-1 Bohrung erfolgreich beendet. Während der Bohrarbeiten wurden mehrfach Tagesspitzenleistungen von mehr als 50 m im Felsgestein erreicht. Insgesamt wurde das eingesetzte Bohrgerät Prakla RB 50 mehrere Male von einem auf das andere Bohrloch umgesetzt. Durch die konsequente Umsetzung des für SCHACHTBAU Kasachstan geltenden und zertifizierten Sicherheitsstandards kam es während der gesamten Bauzeit zu keinem Unfall auf der Baustelle.


Alex Schellenberg, Projektleiter

Olek Kaledin, Bereichsleiter 


Bohranlage
Bohranlage 

Durchbruch TDS 2 5 kompr
Durchbruch TDS-2


Bohrmanschaft
Bohrmannschaft